Produção e otimização de enzimas holocelulolíticas por Paecilomyces formosus em diferentes resíduos de café

Abstract

O Brasil é o maior produtor e exportador mundial de café, representando 35% da produção total. A grande produção, beneficiamento e consumo de café levam à geração de uma enorme quantidade de resíduos pós-colheita. Neste trabalho, o potencial de produção de enzimas holocelulolíticas por Paecilomyces formosus em resíduos agroindustriais de café é avaliado. Um screening enzimático realizado em oito cepas de P. variotii revelou as três maiores produtoras de pectinases (3RET13, 3RE14 e 3RE21) para este experimento. Para a identificação molecular destas cepas, foram utilizadas as regiões espaçadoras internas transcritas ITS (D1/D4) e as regiões gênicas calmodulina (cal) e β-tubulina. Os isolados indicaram similaridade às sequências de P. formosus. A metodologia de superfície de resposta foi utilizada para a busca de melhores condições de cultivo e pré-tratamento para indução de holocelulases. Diferentes fatores relacionados ao pré-tratamento (concentração de biomassa, tempo e temperatura de exposição) e ao cultivo (pH, agitação, temperatura e suplementação de nitrogênio) foram avaliados. Os perfis de pectinases foram descritos para a cepa 3RE21. O tratamento de baixa severidade com utilização de menor concentração de biomassa (140ºC, 6 min., 1%) e condições mais brandas de cultivo (20ºC, 87 rpm, pH 4,0 e sem suplementação de nitrogênio) foi selecionado para nova investigação da produção ótima de pectinases, devido à alta e rápida indução dessas enzimas pelo licor resultante. A semipurificação das pectinases (nomeada PEC_S200) foi realizada a partir do concentrado, sugerindo a formação de um hetero-oligômero composto por sete subunidades não ativas de massa molecular 65 e 62 kDa, e dez subunidades catalíticas de massa molecular de 38 kDa, sendo que a purificação mostrou rendimento de 16,6% e índice de purificação de 6,44 vezes. As melhores condições bioquímicas de atividade de PEC_S200 se mantiveram em faixas ácidas de pH (2 – 5), 65 ºC, ativação na presença dos íons Zn, Co, K+, Mg2+, Mn, Na, dos modificadores de aminoácidos EDTA, SDS, DTT e β-mercaptoetanol e dos compostos fenólicos ácidos ferúlico e tânico, além de estabilidade em etanol 20%. Os parâmetros cinéticos demonstraram alta afinidade pelo substrato (Km 0,029 μg/ml) e taxa catalítica de 4,54 UI/mg. Pelas características apresentadas da pectinase deste estudo, as melhores aplicabilidades seriam nas indústrias alimentares humanas, têxteis, de rações animais e de produção de etanol de 2ª geração.